KR20190122917A - Flux concentrator for ironless motor - Google Patents
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Abstract
가능한 일 실시예에 있어서, 영구 자석들로부터의 자속이 자석 배열의 일 측 상에서 강화되고 상기 자석 배열의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치된 영구 자석들의 배열을 포함하고, 상기 자석 배열이 상기 자석 배열의 강화되는 측 상의 극들에 위치된 자속 유도기들을 더 포함하는, 모터용 자석 배열이 제공된다.In one possible embodiment, the flux from the permanent magnets comprises an array of permanent magnets arranged to be strengthened on one side of the magnet array and substantially offset on the opposite side of the magnet array, the magnet array being the magnet array. A magnet arrangement is provided for the motor, further comprising magnetic flux inductors positioned at the poles on the reinforced side of the.
Description
관련 출원과의 상호 참조(CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS)CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
본 출원은 인용에 의하여 온전하게 본 명세서에 병합되는 다음의 출원들의 우선권의 이익을 주장한다:This application claims the benefit of the priority of the following applications, which are hereby fully incorporated by reference:
발명의 명칭이 무철심형 모터용 자속 유도기이고 Bart Dean Hibbs에 의해서 2008년 9월 23일에 출원된 미국 가출원 번호 61/194,056; 그리고US Provisional Application No. 61 / 194,056, filed on September 23, 2008 by Bart Dean Hibbs, entitled Magnetic Induction for Ironless Motors; And
발명의 명칭이 PROPELLER DRIVE UNIT FOR HALE UAV이고 Daboussi 등에 의해서 2008년 9월 23일에 출원된 미국 가출원 번호 61/194,099.US Provisional Application No. 61 / 194,099, filed September 23, 2008, titled PROPELLER DRIVE UNIT FOR HALE UAV and filed by Daboussi et al.
또한 본 출원은 인용에 의하여 온전하게 본 명세서에 병합되는 다음의 출원들에 관한 것이다:This application also relates to the following applications, which are hereby incorporated by reference in their entirety:
발명의 명칭이 COMPRESSED MOTOR WINDING이고, Daboussi 등에 의해서 2009년 9월 23일에 출원된 미국 정규 출원(출원 번호는 아직 미부여됨);The US regular application filed COMPRESSED MOTOR WINDING, filed September 23, 2009 by Daboussi et al. (Application number not yet assigned);
발명의 명칭이 MOTOR AIR FLOW COOLING이고, Daboussi 등에 의해서 2009년 9월 23일에 출원된 미국 정규 출원(출원 번호는 아직 미부여됨); 그리고United States regular application filed September 23, 2009, entitled MOTOR AIR FLOW COOLING, filed by Daboussi et al. (Application number not yet assigned); And
발명의 명칭이 고정자 WINDING HEAT SINK CONFIGURATION이고, Daboussi 등에 의해서 2009년 9월 23일에 출원된 미국 정규 출원(출원 번호는 아직 미부여됨).The title of the invention is the stator WINDING HEAT SINK CONFIGURATION, filed on September 23, 2009 by Daboussi et al. (Application number not yet assigned).
[0001] 차량용 전기 모터는 동력(power) 절약을 위해 높은 효율을 가져야 할 필요가 있다. 나아가 무인 또는 유인(unmanned or manned) 차량에 있어서, 경량이고 컴팩트한 전기 모터가 바람직하다. 따라서 자속 방향을 변화시키는 것에 기인하여 철 손실(iron loss)이 없다는 이익을 제공할 수 있는 무철심형 모터들이 종종 사용된다. 그런데, 무철심형 모터들은 갭 내 불량한 필드 세기(field strength)을 앓는다.[0001] An electric motor for a vehicle needs to have high efficiency in order to save power. Furthermore, in unmanned or manned vehicles, lightweight and compact electric motors are preferred. Therefore, ironless motors are often used which can provide the benefit of no iron loss due to changing the direction of magnetic flux. However, ironless motors suffer from poor field strength in the gap.
[0002] 모터들은 일반적으로 모터의 피크 동력 및 효율에 대하여 정격이 정해진다(are rated). 몇몇 어플리케이션들에 있어서, 부분 부하(다시 말해서 15% 또는 일부 다른 퍼센트)에서 기계가 로딩될 때 높은 효율을 가지는, 높은 부분 부하 효율이 희망된다.Motors are generally rated for the peak power and efficiency of the motor. In some applications, high partial load efficiency is desired, which has a high efficiency when the machine is loaded at partial load (ie 15% or some other percentage).
[0003] 더 높은 효율을 가지는 컴팩트한 모터가 요구된다.There is a need for a compact motor with higher efficiency.
요약(SUMMARY)SUMMARY
[0004] 가능한 일 실시예에 있어서, 영구 자석들로부터의 자속이 자석 배열의 일 측 상에서 강화되고 상기 자석 배열의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치된 영구 자석들의 배열을 포함하고, 상기 자석 배열이 상기 자석 배열의 강화되는 측 상의 극들에 위치된 자속 유도기들을 더 포함하는, 모터용 자석 배열이 제공된다.In one possible embodiment, the flux from the permanent magnets comprises an array of permanent magnets arranged to be strengthened on one side of the magnet array and substantially offset on the opposite side of the magnet array, wherein the magnet array is There is provided a magnet arrangement for the motor, further comprising magnetic flux inductors positioned at the poles on the reinforced side of the magnet arrangement.
[0005] 가능한 다른 실시예에 있어서, 영구 자석들로부터의 자속이 자석 배열의 일 측 상에서 강화되고 상기 자석 배열의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치된 영구 자석들의 배열을 포함하는, 모터용 자석 배열이 제공된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 자석들이, 인접한 자석들의 자기 모멘트들이 약 45도만큼 분리되는 방향들로 배향되도록, 그리고 자석 배열의 강화되는 측에 대체로 수직하게 배향된 자기 모멘트를 상기 자석 배열 내 자석이 포함하도록 배치된다.[0005] In another possible embodiment, the magnet arrangement for the motor comprises an arrangement of permanent magnets arranged such that the magnetic flux from the permanent magnets is enhanced on one side of the magnet arrangement and substantially offset on the opposite side of the magnet arrangement. This is provided. In this embodiment, the magnets are oriented in a direction in which the magnetic moments of adjacent magnets are separated by about 45 degrees, and the magnetic moments oriented generally perpendicular to the reinforcing side of the magnet array, It is arranged to include.
[0006] 실시예들은 결합될 수 있고 다른 실시예들도 가능하다.Embodiments may be combined and other embodiments are possible.
[0007] 본 발명의 특징들(features) 및 이점들이 후술할 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 첨부된 도면으로부터 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
[0008] 도 1은 예시적인 모터의 단순화된 분해 사시도이다.
[0009] 도 2는 도 1의 모터의 그 세로축에 따르는 단순화된 측면 횡단면도이다.
[00010] 도 3은 영구 자석 모터의 가능한 일 실시예의 일 부분의 단순화된 절개 정면도이다.
[00011] 도 4는 영구 자석 모터의 가능한 다른 실시예의 일 부분의 단순화된 절개 정면도이다.
[00012] 도 5a 및 도 5b는 각각 자속 유도기들을 구비하지 않은 채로의 및 구비한 채로의 영구 자석 모터 내 B 필드를 나타내는 단순화된 절개 정면도들이다.Features and advantages of the invention will be more readily understood from the following detailed description, the appended claims, and the accompanying drawings.
1 is a simplified exploded perspective view of an exemplary motor.
FIG. 2 is a simplified side cross-sectional view along its longitudinal axis of the motor of FIG. 1.
3 is a simplified cutaway front view of a portion of one possible embodiment of a permanent magnet motor.
4 is a simplified cutaway front view of a portion of another possible embodiment of a permanent magnet motor.
5A and 5B are simplified cutaway front views showing a B field in a permanent magnet motor with and without magnetic flux inductors, respectively.
[00013] 도 1은 예시적인 모터(10)의 축(22)를 따르는 단순화된 분해 사시도이다. 고정자(40)가 하우징(60)에 고정된다. 내측 회전자(50) 및 외측 회전자(30)는 서로에게 고정되고 고정자(40)를 둘러싼다. 선택적인 프로펠러 허브(75) - 프로펠러 블레이드들(70)이 상기 프로펠러 허브 내로 장착됨 - 이 내측 회전자(50)에 고정된다. 프로펠러 허브(75)는 베어링들(16 및 18)에 의해서 스핀들(spindle)(65) 상에 회전가능하게 장착된다. 베어링들(16 및 18)은 커버(12) 및 축받이통(retainer)들(20 및 14)에 의해서 보유된다(retain).1 is a simplified exploded perspective view along the
[00014] 도 2는 도 1의 모터(10)의 그 세로축(longitudinal axis)(22)에 따르는 단순화된 측면 횡단면도(cross-sectional side view)이다. 고정자(40)는 각각 내측 회전자(50) 및 외측 회전자(30)의 자석들(35 및 55) 사이에 위치한다. 프로펠러 허브(75)는 내측 회전자(50)에 접착(bond)되는데 내측 회전자(50)는 스핀들(65) 상에 회전가능하게 장착된다. 스핀들(65)은 탄소 섬유 또는 다른 적절한 물질로 제조될 수 있다.FIG. 2 is a simplified cross-sectional side view along its
[00015] 도 3은 영구 자석 모터의 가능한 실시예의 일부(300)를 나타내는 단순화된 절개 정면도(cut away front view)이다. 도 3에서, 권선(winding)(345)을 구비한 고정자(340)가 내측 회전자(350) 및 외측 회전자(330)의 내측 자석 조립체(355) 및 외측 자석 조립체(335) 사이에 위치된다.3 is a simplified cut away front view showing a
[00016] 내측 자석 조립체(355) 및 외측 자석 조립체(335)는 자석들(355a-g 및 335a-g) 내에 화살표로 표시한 바와 같이 배향되는(oriented) 영구 자기장들로(with) 배열된 자석들(355a-g 및 335a-g)을 구비한다. 자석들(355a-g)의 자기 배향들(magnetic orientations)(357a-g) 또는 자석들(335a-g)의 자기 배향들(337a-g)은 할바흐 배열(Halbach array)에서의 자기 배향들과 유사하다. 할바흐 배열에 있어서 영구 자석들로부터의 자속이 상기 배열의 일 측 상에서 강화되고(reinforce) 그리고 상기 배열의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록(cancel) 상기 영구 자석들이 배열된다. 그러나 할바흐 배열과는 별개로, 다양한 실시예들이 내측 자석 조립체(355) 및 외측 자석 조립체(335)에 제공된, 자속 유도기들(335x-z 및 355x-z)을 구비한다.The
[00017] 자속 유도기들(335x-z 및 355x-z)은 권선 영역 상으로 자속 밀도(B)를 증가시킨다. 그 힘 및 자속 밀도(B)로부터 결과되는 토크는 공식 F = B×I×L 로부터 연산되는데, 여기서 I는 와이어 내 전류이고 L은 B 필드 내 와이어의 길이이다. 따라서 각각의 리츠 와이어(Litz wire)(345a) 상의 B 필드 밀도를 증가시키는 것은 상기 와이어(340a)에 대한 힘(F)을 증가시킨다. 동일한 길이 및 전류에서 동일한 와이어 상의 자속 집중(flux concentration)을 증가시키는 것은 와이어(340a) 상에 더 큰 힘을 야기하여 효율이 증가된다. 자속 유도기들(335x-z 및 355x-z)이 없다면 와이어(345a) 자속 밀도를 감소시키는 침범(fringing)이 발생할 수 있다.
[00018] 도 5a는 전도체(545b) 내에 보다 작은 자속 밀도를 여기하는, 자속 유도기들이 없을 때 갭(549) 내의 B 필드(542)가 어떻게 침범되는지를 나타내는 단순화된 절개 정면도이다. 그러나 도 5b에 도시된 바와 같이 자속 유도기들(535x 및 555x)를 구비하면, B 필드(548)가 와이어(545b)에 더 큰 밀도를 가진다.FIG. 5A is a simplified cutaway front view showing how the
[00019] 도 3을 참조하면, 갭(349)을 가로지르는 대향하는 위치들(opposing positions)에서 내측 자석 조립체(355) 및 외측 자석 조립체(335) 내에 자속 유도기들(355x-z 및 335x-z)이 위치된다. 자속 유도기들은 갭(349)의 대향하는 표면들(335s 및 355s) 상에서 자기장들(346, 347, 및 348)이 상쇄되는 위치들 및 자기장들(346, 347, 및 348)이 강화되는 위치들에 위치한다. 자속 유도기들(355x-z)은 갭(349) 그리고 각자의 후방 자석들(355b, 355d, 및 355f) 사이에 위치된다. 유사하게, 자속 유도기들(335x-z)은 갭(349) 그리고 각자의 후방 자석들(355b, 355d, 및 355f) 사이에 위치된다.Referring to FIG. 3,
[00020] 자속 유도기들(355x-z 및 335x-z)은 철로 이루어지거나 다른 자기 물질로 이루어질 수 있다. 철 재료는 자석들로부터의 자속을 수집하고 집중시키는 극들을 형성한다. 필드 세기는 용이하게 가용한 영구 자석들에서 약 1 테슬라까지로 제한된다. 다른 한편 철은 2 테슬라를 지원할(support) 수 있다. 갭(349)를 가로지르도록 자속을 강제하기 위해(force) 자석들과 함께 극들을 사용하는 것에 의해서, 갭(349) 내 더 큰 필드들(346, 347, 및 348)이 가능할 수 있다. 모터 토크는 고정된 토크와 마찬가지로 필드에 비례하고, 필드가 2배가 되면 1/4만큼 I2R을 줄인다(cut).The
[00021] 본 명세서에서 사용된 무철심형 모터는 권선 내에 철이 포함되어 있지 않음을 의미한다. 자속 유도기들은 철로 제한되지 아니하며 다른 자기 물질들 및 높은 자기 모멘트 물질들로 이루어질 수 있다.Ironless motor used herein means that iron is not included in the windings. The magnetic flux inductors are not limited to iron and can be made of other magnetic materials and high magnetic moment materials.
[00022] 비록 상응하는 후방 자석들(335b, 335d, 및 335f)의 두께의 절반으로서 도시되어 있지만, 사용된 물질들에 따라서 그리고 자석들의 세기에 따라서 자속 유도기들(335x, 335y, 및 335z)이 후방 자석보다 크거나 작을 수 있다. 나아가 후방 자석들(335b, 335d, 335f) 및/또는 자속 유도기 및 자석들(335a, 335c, 335e, 및 335g) 사이의 각각의 폭들은 상이할 수 있고 동일할 필요는 없다.Although shown as half of the thickness of the corresponding
[00023] 고정자 내 권선들의 수 및 간격(spacing)에 대한 자석들의 간격 및 배향들/주기성(periodicity)은 갭 내의 필드들이 고정자 권선들 내에 추가적인 전류들을 생성하도록 정합되어야 한다.The spacing and orientations / periodicity of the magnets relative to the number and spacing of the windings in the stator must be matched such that the fields in the gap produce additional currents in the stator windings.
[00024] 도 4는 영구 자석 모터의 가능한 다른 실시예의 일부(500)의 단순화된 절개 정면도이다. 이러한 실시예에 있어서, 외측 회전자 배열(535) 내 연속적인 영구 자석들의 자기 모멘트들의 배향이 인접한 자석에 대하여 각각 45 도 또는 π/4 라디안만큼 회전된다. 유사하게, 내측 회전자 배열(555) 내 연속적인 영구 자석들의 자기 모멘트들의 배향이 인접한 자석에 대하여 각각 45 도만큼 회전된다. 외측 자석들(535)은 자석(535d)에서 -90 도에서 강화되고 외측 배열(535) 내 갭 표면(535s)에서 자석(535h)에서 90에서 상쇄되도록 배향되고, 그리고 내측 자석들(555)은 자석(555h)에서 90 도에서 강화되고 갭 표면(555s)에서 자석(555d)에서 -90 도에서 상쇄되도록 배향된다.4 is a simplified cutaway front view of a
[00025] 도 4에 도시된 바와 같이 고정자 권선(545)에 대한 90도 배향을 포함하는 것과 45도만큼 분리되도록 자석들을 배향시키는 것이 가지는 이점은, 60, 30, -30, -60 도 배향들보다 더 큰 역 EMF를 제공한다는 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 도 4의 실시예는 60, 30, -30, -60 도 배향들보다 약 10% 더 큰 역 EMF를 제공했다.[00025] The benefits of including the 90 degree orientation with respect to the stator winding 545 and orienting the magnets to be separated by 45 degrees, as shown in FIG. 4, result in 60, 30, -30, -60 degree orientations. To provide greater inverse EMF. In some embodiments, the embodiment of FIG. 4 provided about 10% greater inverse EMF than 60, 30, -30, -60 degree orientations.
[00026] 본 발명의 실시예들 및 구현들은 도 3 및 도 4에 도시된 모터 실시예들로 한정되지 아니한다. 본 명세서에 기술된 자석 배열들은 다양한 액시얼 모터 또는 래디얼 모터(axial or radial motors)에 적용될 수 있거나 위글러(wigglers)를 포함하는 다른 할바흐 배열/실린더/구 장치들 등에 적용될 수 있으며, 듀얼 회전자 모터들에 사용되는 것으로 한정되지 아니한다. 본 명세서에 기술된 배열은 배열 구조를 이용하는 실린더들, 구들 등을 포괄(cover)하도록 의도된다. 나아가, 실시예들 및 구현들은 항공기 모터들로 한정되지 아니하며 자동차들, 기계류(machinery), 계기(instruments), 스페이스 또는 다른 어플리케이션에서도 채택될 수 있다.Embodiments and implementations of the invention are not limited to the motor embodiments shown in FIGS. 3 and 4. The magnet arrangements described herein can be applied to a variety of axial or radial motors or to other Halbach arrangements / cylinders / sphere devices, including wigglers, and the like. It is not limited to those used in electronic motors. The arrangement described herein is intended to cover cylinders, spheres, and the like using the arrangement. Further, the embodiments and implementations are not limited to aircraft motors and may be employed in automobiles, machinery, instruments, spaces or other applications.
[00027] "일 실시예(one embodiment 또는 an embodiment)라고 언급한 임의의 것은 실시예에 관하여 기술된 특정한 특징(feature), 구조 또는 특성(characteristic)이 희망된다면 일 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다는 것을 주목할 가치가 있다. 발명의 상세한 설명의 다양한 위치들에서 기재된 어구 "일 실시예에서(in one embodiment)"가 항상 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다."Anything referred to as an embodiment or an embodiment means that a particular feature, structure or characteristic described in connection with the embodiment can be included in an embodiment if desired. It is worth noting that the phrase "in one embodiment" described in various places in the detailed description of the invention does not always refer to the same embodiment.
[00028] 본 명세서에서 제공된 설명 및 예시들은 설명적인 목적으로 제시된 것이며 첨부된 청구항의 범주(scope)를 제한하도록 의도되지 아니한다. 본 명세서는 본 발명의 원리를 예시하기 위한 것으로 고려되어야 하며 기술된 실시예의 청구항들 및/또는 본 발명의 사상(spirit) 및 범주를 제한하도록 의도되지 아니한다.The description and examples provided herein are presented for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the appended claims. This description is to be considered as illustrative of the principles of the invention and is not intended to limit the claims and / or spirit and scope of the invention described.
[00029] 본 기술 분야에 속한 통상의 기술자는 본 발명의 특정한 어플리케이션에 대하여 본 발명을 변형할 수 있을 것이다.Those skilled in the art will be able to modify the present invention for specific applications of the present invention.
[00030] 본 특허 명세서에 포함된 설명은 기본적인 기술로서 역할을 하도록 의도된다. 본 명세서를 읽는 자는 특정한 기술이 모든 가능한 실시예들을 명시적으로 기술하지 아니할 수 있으며 대체예들(alternatives)이 내포될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한 본 명세서는 본 발명의 제네릭 속성(generic nature)을 완전히 설명하지는 아니하며 각각의 특징 또는 요소(element)가 어떻게 실제로 대표적인(representative) 또는 등가의 요소들일 수 있는지를 명시적으로 나타내지 아니할 수 있다. 다시 한번, 이들은 본 명세서 내에 암시적으로 포함될 수 있다. 본 발명이 장치에 관한 용어(device-oriented terminology)로 기술되는 경우, 상기 장치의 각각의 요소는 암시적으로 일 기능(function)을 수행한다. 또한 본 발명의 본질로부터 벗어나지 아니하면서도 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 변경들 또한 본 명세서에 암시적으로 포함된다. 이들 변경들은 여전히 본 발명의 범주 내에 속한다.The description contained in this patent specification is intended to serve as a basic technology. It should be appreciated by those reading this specification that a particular technology may not explicitly describe all possible embodiments and that alternatives may be implied. In addition, the present disclosure does not fully describe the generic nature of the present invention and may not explicitly indicate how each feature or element may actually be representative or equivalent. Once again, they may be implicitly included within the present specification. When the present invention is described in terms of device-oriented terminology, each element of the device implicitly performs a function. It will also be understood that various changes may be made without departing from the spirit of the invention. Such changes are also implicitly included herein. These modifications still fall within the scope of the present invention.
[00031] 나아가, 본 발명의 다양한 실시예들 및 청구항들의 각각이 다양한 방식으로 성취될 수 있다. 본 명세서는 임의의 장치 실시예, 방법 실시예의 변형 또는 심지어 이들의 임의의 요소만의 변형인 각각의 이러한 변형을 포괄하는(encompass) 것으로 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서가 본 발명의 요소들에 관련될 때 각각의 요소에 대한 단어들(words)이 단지 기능 또는 결과가 동일할지라도 등가적인 장치 용어들(terms)에 의해서 표현될 수 있음을 이해하여야 한다. 이러한 등가적인, 더 넓은 또는 심지어 더 제네릭한(generic) 용어들이 각각의 요소 또는 작용의 기술에서 포괄되도록 고려되어야 한다. 본 발명이 행사할 수 있는(is entitled) 암시적으로 넓은 적용 범위(coverage)를 명확하게 하기 위해서 필요하다면 이러한 용어들이 대체될 수 있다. 모든 작용들은 상기 작용을 취하는 수단 또는 상기 작용을 야기하는 요소로서 표현될 수 있음을 이해하여야 한다. 유사하게, 개시된 각각의 물리적인 요소는 상기 물리적인 요소가 용이하게 하는(facilitate) 작용의 개시(disclosure)를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 변경들 및 대체적인 용어들은 본 명세서에서 명시적으로 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Furthermore, each of the various embodiments and claims of the invention may be accomplished in various ways. It is to be understood that this specification encompasses each such variation, which is a variation of any device embodiment, method embodiment, or even only any element thereof. In particular, it is to be understood that when the specification relates to elements of the present invention, words for each element may be represented by equivalent device terms, even if the function or result is the same. do. Such equivalent, broader or even generic terms should be considered to be encompassed in the description of each element or action. These terms may be substituted if necessary to clarify the implicitly broad coverage that the invention is entitled. It is to be understood that all actions may be expressed as means for taking the action or as an element causing the action. Similarly, it is to be understood that each physical element disclosed encompasses the disclosure of the actions that the physical element facilitates. It is to be understood that such changes and alternative terms are expressly included herein.
[00032] 본 발명이 다수의 실시예들과 관련하여 기술되었지만, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 그 변형이 명확하게(certainly) 시사될(suggest) 것이다. 본 명세서에서의 예시적인 실시예들은 한정적으로 의도되지 아니하였으며, 특징들(features)의 다양한 구성들 및 조합들이 가능하다. 그러한 것으로서 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해서 요구되는 바를 제외하고 개시된 실시예들로 한정되지 아니한다.Although the present invention has been described in connection with a number of embodiments, variations thereof will be suggested to those skilled in the art to which the invention pertains. The illustrative embodiments herein are not intended to be limiting, and various configurations and combinations of features are possible. As such, the invention is not limited to the disclosed embodiments except as required by the appended claims.
Claims (46)
상기 어레이는, 영구 자석들로부터의 자속이 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 어레이의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고,
상기 영구 자석들은, 인접한 영구 자석들의 자기 모멘트들이 약 45도만큼 분리되는 방향들로 배향되도록, 그리고 상기 어레이 내의 영구 자석이 상기 어레이의 강화되는 측에 일반적으로 수직하게 배향된 자기 모멘트를 포함하도록 배치되고,
상기 모터용 자석 어레이는 상기 어레이에 인접한 무철심 권선(ironless winding)을 포함하고, 상기 무철심 권선은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 일반적으로 수직한 자기 모멘트를 갖는 상기 영구 자석의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열되는,
모터용 자석 어레이.A magnet array for a motor comprising an array of permanent magnets,
The array is arranged such that magnetic flux from permanent magnets is enhanced on one side of the array and substantially cancels on the opposite side of the array,
The permanent magnets are arranged such that the magnetic moments of adjacent permanent magnets are oriented in directions that are separated by about 45 degrees, and that the permanent magnets in the array include magnetic moments oriented generally perpendicular to the reinforced side of the array. Become,
The magnet array for the motor includes an ironless winding adjacent the array, the ironless winding comprising conductor bundles having a generally rectangular cross section, and the generally rectangular cross section of the generally rectangular cross section. The long side is arranged to cross the direction of the magnetic field lines of the permanent magnet with the generally perpendicular magnetic moment,
Magnet array for motors.
상기 어레이의 강화되는 측 상에서 상기 일반적으로 수직인 자기 모멘트를 갖는 자석들에 위치된 자속 집중기들을 더 포함하는,
모터용 자석 어레이.The method of claim 1,
Further comprising magnetic flux concentrators positioned on the magnets having the generally perpendicular magnetic moment on the reinforced side of the array,
Magnet array for motors.
상기 자속 집중기들은 상기 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터용 자석 어레이.The method of claim 2,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the magnets,
Magnet array for motors.
상기 자속 집중기들은 철(iron)을 포함하는,
모터용 자석 어레이.The method of claim 3, wherein
The flux concentrators include iron
Magnet array for motors.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터용 자석 어레이.The method of claim 1,
The flux concentrators include iron,
Magnet array for motors.
a) 내측 회전자 및 외측 회전자; 및
b) 상기 내측 회전자와 외측 회전자 사이에 위치한 무철심 권선을 포함하는 고정자
를 포함하고,
c) 상기 내측 회전자 및 외측 회전자는 각각 영구 자석들의 어레이를 포함하고, 상기 영구 자석들의 어레이는, 영구 자석들로부터의 자속이 상기 고정자를 향하는 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 고정자의 반대편의 상기 어레이의 일 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고,
상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 어레이들의 자석들은, 인접하는 자석들의 자기 모멘트들이 약 45도만큼 분리된 방향들로 배향되도록, 그리고 상기 어레이 내의 자석이 상기 어레이의 고정자 측에 일반적으로 수직하게 배향된 자기 모멘트를 갖도록 배치되고,
d) 상기 무철심 권선은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 내측 회전자와 외측 회전자의 일반적으로 수직인 자기 모멘트들의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열되는,
모터.As a motor,
a) inner rotor and outer rotor; And
b) a stator comprising an ironless winding located between said inner rotor and outer rotor
Including,
c) the inner rotor and outer rotor each comprise an array of permanent magnets, wherein the array of permanent magnets is formed so that magnetic flux from the permanent magnets is strengthened on one side of the array towards the stator and opposite the stator. Disposed to substantially cancel on one side of the array,
Magnets of the arrays of the inner and outer rotors are oriented such that the magnetic moments of adjacent magnets are oriented in separated directions by about 45 degrees, and that the magnets in the array are generally perpendicular to the stator side of the array. Arranged to have a magnetic moment of
d) The ironless winding comprises conductor bundles having a generally rectangular cross section, wherein the generally rectangular cross section is characterized by the fact that the long sides of the generally rectangular cross section are generally perpendicular to the magnetic moments of the inner rotor and the outer rotor. Arranged to cross the direction of the magnetic field lines,
motor.
상기 내측 회전자와 상기 외측 회전자가 갭만큼 분리되어 함께 고정되고,
상기 어레이들 내의 자석들의 자기 모멘트들이 상기 갭을 가로지르는(across) 자기장들을 강화하도록 정렬된,
모터.The method of claim 6,
The inner rotor and the outer rotor are separated by a gap and fixed together,
Magnetic moments of magnets in the arrays are arranged to reinforce magnetic fields across the gap,
motor.
상기 어레이의 강화되는 측 상에서 상기 일반적으로 수직인 자기 모멘트를 갖는 자석들에 위치된 자속 집중기들을 더 포함하는,
모터.The method of claim 7, wherein
Further comprising magnetic flux concentrators positioned on the magnets having the generally perpendicular magnetic moment on the reinforced side of the array,
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.The method of claim 8,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the magnets,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 9,
The flux concentrators include iron,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 8,
The flux concentrators include iron,
motor.
a) 무철심 고정자 권선을 사이에 갖는 내측 회전자 및 외측 회전자
를 포함하고,
b) 상기 내측 회전자 및 외측 회전자는 각각 자속 집중기들 및 영구 자석들을 포함하고, 상기 내측 회전자 및 외측 회전자는 각각 영구 자석들의 어레이를 포함하고, 상기 영구 자석들의 어레이는, 영구 자석들로부터의 자속이 상기 고정자를 향하는 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 고정자의 반대편의 상기 어레이의 일 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고,
상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 어레이들의 자석들은, 인접하는 자석들의 자기 모멘트들이 약 45도만큼 분리된 방향들로 배향되도록, 그리고 상기 어레이 내의 자석이 상기 어레이의 고정자 측에 일반적으로 수직하게 배향된 자기 모멘트를 갖도록 배치되고,
c) 상기 영구 자석들은 각각 극 표면을 포함하고, 상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 자속 집중기들은 상기 어레이 내에서 상기 일반적으로 수직한 자기 모멘트를 갖는 자석의 극 표면에 위치되어, 상기 권선을 가로질러 자속을 상호 강화되도록 하고,
d) 상기 무철심 고정자 권선은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 내측 회전자와 외측 회전자의 상기 일반적으로 수직인 자기 모멘트들의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열되는,
모터.As a motor,
a) inner rotor and outer rotor with ironless stator windings in between;
Including,
b) said inner rotor and outer rotor respectively comprising flux concentrators and permanent magnets, said inner rotor and outer rotor respectively comprising an array of permanent magnets, said array of permanent magnets from The magnetic flux of is strengthened on one side of the array facing the stator and substantially canceled on one side of the array opposite the stator,
Magnets of the arrays of the inner and outer rotors are oriented such that the magnetic moments of adjacent magnets are oriented in separated directions by about 45 degrees, and that the magnets in the array are generally perpendicular to the stator side of the array. Arranged to have a magnetic moment of
c) the permanent magnets each comprise a pole surface, and the magnetic flux concentrators of the inner rotor and outer rotor are located on the pole surface of the magnet having the generally perpendicular magnetic moment in the array, To mutually strengthen the magnetic flux across,
d) The ironless stator windings comprise conductor bundles having a generally rectangular cross section, wherein the generally rectangular cross section is a generally vertical magnetic field of the inner rotor and outer rotor of which the long side of the generally rectangular cross section is present. Arranged to cross the direction of the magnetic field lines of the moments,
motor.
상기 권선은 턴(turn)들을 포함하고, 턴들은 각각 폭(width)을 가지며,
상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 자속 집중기들은 하나의 권선 턴과 실질적으로 동일한 폭을 가지는,
모터.The method of claim 12,
The windings comprise turns, the turns each having a width,
The flux concentrators of the inner rotor and outer rotor have a width substantially equal to one winding turn,
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.The method of claim 13,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the magnets,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 13,
The flux concentrators include iron,
motor.
상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 자속 집중기들은 폭을 갖고, 상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 영구 자석들은 폭을 갖고, 상기 권선은 턴들을 포함하고, 턴들은 각각 폭을 가지며, 상기 권선을 가로지르는 자기장 라인들의 비-주변(non-fringing) 밀도가 하나의 권선 턴의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는,
모터.The method of claim 12,
The magnetic flux concentrators of the inner rotor and outer rotor have a width, the permanent magnets of the inner rotor and outer rotor have a width, the windings comprise turns, the turns each having a width, and the windings The non-fringing density of the magnetic field lines across the beam has a width substantially equal to the width of one winding turn,
motor.
상기 권선은 턴들을 포함하고, 상기 턴들은 각각 폭을 가지며, 상기 내측 회전자 및 외측 회전자의 자속 집중기들은 하나의 권선 턴과 실질적으로 동일한 폭을 갖는,
모터.The method of claim 16,
Said winding comprising turns, said turns each having a width and said flux concentrators of said inner rotor and outer rotor having a width substantially equal to one winding turn,
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.The method of claim 17,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the magnets,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 18,
The flux concentrators include iron,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 12,
The flux concentrators include iron,
motor.
a) 영구 자석들의 어레이 ― 상기 영구 자석들의 어레이는, 상기 영구 자석들로부터의 자속이 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 어레이의 반대편 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고, 상기 어레이는 상기 어레이의 강화되는 측 상에서 극들을 형성하는 자속 집중기들을 더 포함하고, 상기 극들에서의 자기 모멘트가 상기 어레이의 강화되는 측에 일반적으로 수직하게 배향됨 ―;
b) 상기 어레이에 인접한 무철심 권선 ― 상기 무철심 권선은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 극들에서의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열됨 ―
을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.Magnetic array and ironless windings for motors,
a) an array of permanent magnets, wherein the array of permanent magnets is arranged such that magnetic flux from the permanent magnets is strengthened on one side of the array and substantially canceled on the opposite side of the array, the array reinforcing the array Magnetic flux concentrators forming poles on the side being oriented, the magnetic moment in the poles being oriented generally perpendicular to the reinforced side of the array;
b) ironless winding adjacent the array, the ironless winding comprising conductor bundles having a generally rectangular cross section, wherein the generally rectangular cross section is a long side of the generally rectangular cross section in the direction of magnetic field lines at the poles; Arranged to traverse ―
Including,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은 상기 어레이의 움푹한 곳에 놓이는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 21,
The flux concentrators are placed in a recess of the array,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들의 외부 표면은 상기 강화되는 측을 따라 위치된 인접한 영구 자석들의 외부 표면들과 정렬된,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 22,
The outer surface of the flux concentrators is aligned with the outer surfaces of adjacent permanent magnets located along the reinforced side,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은 상기 영구 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 21,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the permanent magnets,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 어레이는 상기 어레이의 강화되는 측의 반대편의 상기 자속 집중기들의 뒤에 후방 영구 자석들을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 21,
The array includes rear permanent magnets behind the flux concentrators opposite the reinforced side of the array,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은, 각각의 자속 집중기가 후방 영구 자석을 포함하고 인접한 측방 영구 자석들 사이에 위치하도록, 상기 어레이들 내에 위치되는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 21,
The flux concentrators are located in the arrays such that each flux concentrator includes a rear permanent magnet and is located between adjacent lateral permanent magnets,
Magnet array and ironless windings for motors.
자속 집중기에 인접한 영구 자석들의 자기 모멘트들은, 상기 인접한 자속 집중기를 일반적으로 향하는 방향으로 모두 배향되거나, 또는 상기 인접한 자속 집중기로부터 일반적으로 멀어지는 방향으로 모두 배향되는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 26,
The magnetic moments of the permanent magnets adjacent to the flux concentrator are all oriented in a direction generally toward the adjacent flux concentrator, or are all oriented in a direction generally away from the adjacent flux concentrator
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은 상기 영구 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 26,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the permanent magnets,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 28,
The flux concentrators include iron,
Magnet array and ironless windings for motors.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터용 자석 어레이 및 무철심 권선.The method of claim 21,
The flux concentrators include iron,
Magnet array and ironless windings for motors.
a) 고정자; 및
b) 영구 자석들의 어레이를 포함하는 회전자 ― 상기 영구 자석들의 어레이는, 상기 영구 자석들로부터의 자속이 상기 고정자를 향하는 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 고정자의 반대편의 상기 어레이의 일 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고, 상기 어레이는 상기 어레이의 강화되는 측 상에서 극들을 형성하는 자속 집중기들을 더 포함하고, 상기 극들에서의 자기 모멘트가 상기 어레이의 강화되는 측에 일반적으로 수직하게 배향됨 ―;
를 포함하고,
c) 상기 고정자는 상기 어레이에 인접한 무철심 권선을 포함하고, 상기 무철심 권선은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 극들에서의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열되는,
모터.As a motor,
a) stator; And
b) a rotor comprising an array of permanent magnets, wherein the array of permanent magnets is on one side of the array opposite the stator and the magnetic flux from the permanent magnets is strengthened on one side of the array towards the stator; Arranged to be substantially offset, the array further comprising flux concentrators forming poles on the reinforced side of the array, the magnetic moment in the poles being oriented generally perpendicular to the reinforced side of the array; ;
Including,
c) the stator comprises an ironless winding adjacent to the array, the ironless winding comprising conductor bundles having a generally rectangular cross section, wherein the generally rectangular cross section is characterized by the long sides of the generally rectangular cross section being the poles; Arranged to cross the direction of the magnetic field lines in
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 어레이의 움푹한 곳에 놓이는,
모터.The method of claim 31, wherein
The flux concentrators are placed in a recess of the array,
motor.
상기 자속 집중기들의 외부 표면은 상기 강화되는 측을 따라 위치된 인접한 영구 자석들의 외부 표면들과 정렬된,
모터.The method of claim 32,
The outer surface of the flux concentrators is aligned with the outer surfaces of adjacent permanent magnets located along the reinforced side,
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 영구 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.The method of claim 31, wherein
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the permanent magnets,
motor.
상기 어레이는 상기 어레이의 강화되는 측의 반대편의 상기 자속 집중기들의 뒤에 후방 영구 자석들을 포함하는,
모터.The method of claim 31, wherein
The array includes rear permanent magnets behind the flux concentrators opposite the reinforced side of the array,
motor.
상기 자속 집중기들은, 각각의 자속 집중기가 후방 영구 자석을 포함하고 인접한 측방 영구 자석들 사이에 위치하도록, 상기 어레이들 내에 위치되는,
모터.The method of claim 31, wherein
The flux concentrators are located in the arrays such that each flux concentrator includes a rear permanent magnet and is located between adjacent lateral permanent magnets,
motor.
자속 집중기에 인접한 영구 자석들의 자기 모멘트들은, 상기 인접한 자속 집중기를 일반적으로 향하는 방향으로 모두 배향되거나, 또는 상기 인접한 자속 집중기로부터 일반적으로 멀어지는 방향으로 모두 배향되는,
모터.The method of claim 36,
The magnetic moments of the permanent magnets adjacent to the flux concentrator are all oriented in a direction generally toward the adjacent flux concentrator, or are all oriented in a direction generally away from the adjacent flux concentrator
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 영구 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.The method of claim 36,
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the permanent magnets,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 38,
The flux concentrators include iron,
motor.
상기 자속 집중기들은 철을 포함하는,
모터.The method of claim 31, wherein
The flux concentrators include iron,
motor.
무철심 고정자 권선을 사이에 갖는 내측 회전자 및 외측 회전자; 및
상기 내측 회전자 및 회측 회전자 사이의 무철심 권선을 포함하는 고정자
를 포함하고,
상기 내측 회전자 및 외측 회전자는 각각 자속 집중기들 및 영구 자석들을 포함하고, 상기 내측 회전자 및 외측 회전자는 각각 영구 자석들의 어레이를 포함하고, 상기 영구 자석들의 어레이는, 영구 자석들로부터의 자속이 상기 고정자를 향하는 상기 어레이의 일 측 상에서 강화되고 상기 고정자의 반대편의 상기 어레이의 일 측 상에서 실질적으로 상쇄되도록 배치되고,
각각의 어레이는 상기 어레이의 강화되는 측 상에서 극들을 형성하는 자속 집중기들을 더 포함하고, 상기 어레이 내의 상기 극들은 상기 어레이의 상기 고정자 측에 일반적으로 수직하게 배향된 자기 모멘트를 포함하고,
상기 무철심 권선은 상기 어레이에 인접하고, 그리고 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 전도체 번들들을 포함하고, 상기 일반적으로 직사각형 단면은 상기 일반적으로 직사각형 단면의 긴 측이 상기 내측 회전자와 외측 회전자의 상기 일반적으로 수직인 자기 모멘트들의 자기장 라인들의 방향을 횡단하도록 배열되는,
모터.As a motor,
An inner rotor and an outer rotor having an ironless stator winding therebetween; And
A stator comprising an ironless winding between said inner rotor and an angular rotor
Including,
The inner rotor and outer rotor each comprise flux concentrators and permanent magnets, the inner rotor and outer rotor each comprising an array of permanent magnets, the array of permanent magnets comprising magnetic flux from the permanent magnets. Is reinforced on one side of the array facing the stator and arranged to substantially cancel on one side of the array opposite the stator,
Each array further comprises flux concentrators forming poles on the reinforced side of the array, the poles in the array including magnetic moments generally oriented perpendicular to the stator side of the array,
The ironless winding is adjacent to the array and includes conductor bundles having a generally rectangular cross section, wherein the generally rectangular cross section is a long side of the generally rectangular cross section wherein the general of the inner rotor and the outer rotor is normal. Arranged to cross the direction of the magnetic field lines of magnetic moments perpendicular to
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 어레이의 움푹한 곳에 놓이는,
모터.42. The method of claim 41 wherein
The flux concentrators are placed in a recess of the array,
motor.
상기 자속 집중기들의 외부 표면은 상기 고정자 측을 따라 위치된 인접한 영구 자석들의 외부 표면들과 정렬된,
모터.The method of claim 42, wherein
The outer surface of the magnetic flux concentrators is aligned with the outer surfaces of adjacent permanent magnets located along the stator side,
motor.
상기 자속 집중기들은 상기 영구 자석들보다 큰 자속 밀도를 가지는 자기 물질을 포함하는,
모터.42. The method of claim 41 wherein
The flux concentrators comprise a magnetic material having a magnetic flux density greater than that of the permanent magnets,
motor.
상기 어레이는 상기 어레이의 고정자 측의 반대편의 상기 자속 집중기들의 뒤에 후방 영구 자석들을 포함하는,
모터.42. The method of claim 41 wherein
The array comprises rear permanent magnets behind the flux concentrators opposite the stator side of the array,
motor.
상기 자속 집중기들은, 각각의 자속 집중기가 후방 영구 자석을 포함하고 인접한 측방 영구 자석들 사이에 위치하도록, 상기 어레이들 내에 위치되는,
모터.
42. The method of claim 41 wherein
The flux concentrators are located in the arrays such that each flux concentrator includes a rear permanent magnet and is located between adjacent lateral permanent magnets,
motor.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US19409908P | 2008-09-23 | 2008-09-23 | |
US19405608P | 2008-09-23 | 2008-09-23 | |
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